特許ウォッチ

公開番号2025041435
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148741
出願日2023-09-13
発明の名称異常検知器
出願人深田工業株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類G01J 1/42 20060101AFI20250318BHJP(測定;試験)
要約【課題】精度よく水素火炎を検知することができる。
【解決手段】異常検知器は、3.9μmから6.0μmの範囲の少なくとも一部である第1帯域の赤外光を透過させる第1帯域フィルターと、3.9μmから6.0μmの範囲の少なくとも一部であって、かつ、前記第1帯域とは異なる第2帯域の赤外光を透過させる第2帯域フィルターと、前記第1帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第1検出素子と、前記第2帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第2検出素子とを含む検出部と、前記第1検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第2検出素子によって検出された電気信号の値を基に、水素火炎を検知したか否かを判定する判定部と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
３．９μｍから６．０μｍの範囲の少なくとも一部である第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルターと、
３．９μｍから６．０μｍの範囲の少なくとも一部であって、かつ、前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルターと、
前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子とを含む検出部と、
前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第２検出素子によって検出された電気信号の値を基に、水素火炎を検知したか否かを判定する判定部と、
を含む異常検知器。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第１検出素子によって検出された電気信号の第１平均値、及び前記第２検出素子によって検出された電気信号の第２平均値を算出する平均算出部と、
前記第１検出素子によって検出された電気信号の、前記第１平均値からの第１変化量、及び前記第２検出素子によって検出された電気信号の、前記第２平均値からの第２変化量を算出する変化量算出部と、を更に含み、
前記判定部は、前記変化量算出部によって算出された前記第１変化量、及び前記第２変化量を判定閾値と比較して、水素火炎を検知したか否かを判定する
請求項１記載の異常検知器。
【請求項３】
前記判定部は、前記第１変化量と前記第２変化量の差分または／及び前記第１変化量と前記第２変化量の比により、水素火炎を検知したか否かを判定する請求項２記載の異常検知器。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１変化量と前記第２変化量の比が、３．０以上５．０以下である場合に、水素火炎であると判定する請求項３記載の異常検知器。
【請求項５】
前記第１帯域の中心が４．０μｍであり、前記第２帯域の中心が５．０μｍである、請求項１記載の異常検知器。
【請求項６】
前記検出部は、更に炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第３帯域の赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子を含み、
前記判定部は、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値を基に、燃焼時に炭酸ガス共鳴放射を伴う物質由来の炎であるか、または／及び水素火炎であるか、または／及び異常温度であるかをそれぞれ判定し検知する請求項１記載の異常検知器。
【請求項７】
前記第１検出素子によって検出された電気信号の第１平均値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の第２平均値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の第３平均値を算出する平均算出部と、
前記第１検出素子によって検出された電気信号の、前記第１平均値からの第１変化量、前記第２検出素子によって検出された電気信号の、前記第２平均値からの第２変化量、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の、前記第３平均値からの第３変化量、を算出する変化量算出部と、を更に含み、
前記判定部は、
前記第１変化量と前記第２変化量との比率である第１比率、前記第１変化量と前記第３変化量との比率である第２比率、及び前記第２変化量と前記第３変化量との比率である第３比率、の何れか又は複数を用いて、燃焼時に炭酸ガス共鳴放射を伴う物質由来の炎であるか、または／及び水素火炎であるか、または／及び異常温度であるかをそれぞれ判定し検知する請求項６記載の異常検知器。
【請求項８】
前記判定部は、
前記第１比率が３．０以上５．０以下である条件、
前記第２比率が１．５以上２．５以下である条件、及び
前記第３比率が１．５以上である条件の何れか又は複数を満たす場合に水素火炎であると判定する請求項７記載の異常検知器。
【請求項９】
所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを更に含み、
前記検出部は、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサを含み、
前記火炎又は異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、燃焼時に炭酸ガス共鳴放射を伴う物質由来の火炎の、または／及び水素火炎の、または／及び異常温度の、位置をそれぞれ判定する
請求項１記載の異常検知器。
【請求項１０】
前記第１検出素子、前記第２検出素子、又は前記第３検出素子の何れか又は複数は、２次元状に配列されたアレイセンサであり、
前記判定部は、燃焼時に炭酸ガス共鳴放射を伴う物質由来の火炎の、または／及び水素火炎、または／及び異常温度の、位置をそれぞれ判定する
請求項６記載の異常検知器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は異常検知器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、水素火炎の検知器として主に使用されているのは光学センサを用いた光学的検知方式であり、センサで検出する光の波長帯域により３種類に大別される（紫外線式・赤外線式・紫外赤外併用式）。ただし水素火炎は、炭化水素化合物の火炎に由来する炭酸ガス共鳴放射（４．５μｍ）を伴わないため、当該帯域を利用する火災検出は困難となる。
【０００３】
水素（及び可燃性ガス）が燃焼する場合、「ＯＨラジカルの発光（紫外光）」や「高温水蒸気の発光（近赤外光）」、また「高温水蒸気が冷却されて生成した結露の発光（遠赤外光）」が発生する（図４）。検知器では、この一つ乃至複数の帯域を検出する方法が一般的である。
【０００４】
最も多用されているのが紫外線検知式であり、水素火炎からの放射スペクトルに含まれ、かつ太陽光には含まれない波長帯域として、１８５～２６０ｎｍの紫外線帯域を検出する方法が使用されている（特許文献５，７）。紫外線検知式の長所は検出素子が安価であり、火炎検出速度が速い点にある。
【０００５】
赤外線検知式を利用する検知器は少数であるが、高温水蒸気の発光スペクトルである９３０～９５０ｎｍ、１．３～１．５μｍ、並びに２．６～３．１μｍの一つ乃至複数の波長帯域を検出する方法が用いられている（特許文献２，４，６，８）。また高温水蒸気が冷却されて生成した結露の発光スペクトル（熱線）を、サーモグラフィ（７～１４μｍ）にて検出する方法もある。赤外線帯域は検出感度が高い長所を持つ一方、マイクロボロメータやＣＣＤイメージセンサを用いた高機能品が多く、検知器は高価な傾向にある。
【０００６】
なお紫外赤外併用式は、紫外帯域（１８５～２６０ｎｍ）と赤外帯域（炭酸ガス共鳴放射帯：４．５μｍ）の各帯域をそれぞれ検出することで、水素火炎と炭化水素火炎の何れにも対応を図っており、炎感知器は本方式が多い（特許文献１，３）。この場合、各帯域に対応したセンサや光学窓が複数必要となり、検知器は高価な傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開１９８３－０８４３８８号公報
特開２００６－２６７０９７号公報
特開２００６－３３８４１９号公報
特開２０１３－３６９７４号公報
特開２０１８－２５４７７号公報
特開２０１８－１３２４５７号公報
再表ＷＯ２００５－０４５３７９号公報
米国特許第７１１９６９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、水素火炎は、炭化水素化合物の火炎に由来する炭酸ガス共鳴放射（４．５μｍ）がスペクトル上の特徴（ピーク）として現れないため、当該帯域のみを利用する火炎検出は困難となる。
【０００９】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、精度よく、水素火炎を検知することができる異常検知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の態様に係る異常検知器は、３．９μｍから６．０μｍの範囲の少なくとも一部である第１帯域の赤外光を透過させる第１帯域フィルターと、３．９μｍから６．０μｍの範囲の少なくとも一部であって、かつ、前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させる第２帯域フィルターと、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子とを含む検出部と、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第２検出素子によって検出された電気信号の値を基に、水素火炎を検知したか否かを判定する判定部と、を含んで構成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許